JPS63220723A - 可変速発電装置 - Google Patents
可変速発電装置Info
- Publication number
- JPS63220723A JPS63220723A JP62053288A JP5328887A JPS63220723A JP S63220723 A JPS63220723 A JP S63220723A JP 62053288 A JP62053288 A JP 62053288A JP 5328887 A JP5328887 A JP 5328887A JP S63220723 A JPS63220723 A JP S63220723A
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- Japan
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- power
- generator
- speed
- variable speed
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、任意の回転数で運転可能な可変速発電装置に
係り、特に電力の安定供給に好適な可変速揚水発電装置
に関する。
係り、特に電力の安定供給に好適な可変速揚水発電装置
に関する。
揚水発電所は余剰電力を利用して揚水し、その貯水を必
要に応じて利用することにより、不足電力を補う発電方
式である。
要に応じて利用することにより、不足電力を補う発電方
式である。
一般に１発電機としては同期機を用いるのが普通である
が、電力系統の変動に対してこれを補うためには、可変
速度とするのが便利である。
が、電力系統の変動に対してこれを補うためには、可変
速度とするのが便利である。
しかし、従来の可変速揚水発電装置は、同期機を使用し
ているため、揚水時に負荷の調整ができないこと、およ
び発電運転および揚水運転時に系統より要求される発電
力の変化並びに揚水時の揚程等により、システムの効率
が変化するという欠点があった。
ているため、揚水時に負荷の調整ができないこと、およ
び発電運転および揚水運転時に系統より要求される発電
力の変化並びに揚水時の揚程等により、システムの効率
が変化するという欠点があった。
このため、発電電力や揚程にかかわらず、発電装置を最
高効率で運転させるための研究が進んでいる。この目的
を達成するために、従来の同期機により構成した揚水発
電機に代えて、２次励磁制御法を採用して巻線形誘導発
電電動機を揚水発電機とする考え方がある。この２次励
磁制御法を採用した誘導機にあっては可変速運転が可能
であるため１発電電力や揚程にかかわらず１発電装置を
最高効率で運転が可能である。
高効率で運転させるための研究が進んでいる。この目的
を達成するために、従来の同期機により構成した揚水発
電機に代えて、２次励磁制御法を採用して巻線形誘導発
電電動機を揚水発電機とする考え方がある。この２次励
磁制御法を採用した誘導機にあっては可変速運転が可能
であるため１発電電力や揚程にかかわらず１発電装置を
最高効率で運転が可能である。
なお、大容量同期機を可変速運転する考え方については
、ｒ大容量同期電動機の可変速運転特性」（昭和５９年
度電気学会全国大会論文集）がある。
、ｒ大容量同期電動機の可変速運転特性」（昭和５９年
度電気学会全国大会論文集）がある。
一方、近年、電力系統は複雑化、大規模化しており、安
定度的に厳しい状況になりつつあり、可変速揚水発電装
置を安定度の向上に機能させる必要がある。
定度的に厳しい状況になりつつあり、可変速揚水発電装
置を安定度の向上に機能させる必要がある。
上記従来技術は、前述の通り、系統安定度を向上させる
点について配慮がなされていなかった。
点について配慮がなされていなかった。
本発明の目的は、系統安定性を向上しうる可変速発電装
置の制御方法を提供することにある。
置の制御方法を提供することにある。
上記問題点を解決するために、本発明は、同期発電機か
らの発電電力を負荷に供給する電力系統に可変速発電電
動機を接続し、この可変速発電電動機を前記系統負荷に
応動させて運転する可変速発電装置の運転制御方法にお
いて、前記同期発電機の回転数を検出し、当該回転数の
変化量に応じて前記可変速発電電動機の２次励磁電圧の
位相角を制御することを特徴とするものである。
らの発電電力を負荷に供給する電力系統に可変速発電電
動機を接続し、この可変速発電電動機を前記系統負荷に
応動させて運転する可変速発電装置の運転制御方法にお
いて、前記同期発電機の回転数を検出し、当該回転数の
変化量に応じて前記可変速発電電動機の２次励磁電圧の
位相角を制御することを特徴とするものである。
上記本発明によれば、制御対象とする同期機の回転数を
検出し、同期速度との差をとり、この値に応じて２次励
磁電圧の位相角を制御する。このようにすることにより
、電力動揺により生じている電力の超過分は可変速誘導
発電電動機で吸収し、不足分は可変速誘導発電電動機で
補うように制御することが可能となり、系統安定度を向
上させることができる。
検出し、同期速度との差をとり、この値に応じて２次励
磁電圧の位相角を制御する。このようにすることにより
、電力動揺により生じている電力の超過分は可変速誘導
発電電動機で吸収し、不足分は可変速誘導発電電動機で
補うように制御することが可能となり、系統安定度を向
上させることができる。
［実施例〕
次に、本発明に係る実施例を図面に基づいて説明する。
１００は、三相１次巻線５ａ 、５ｂ 、５ｃを持つ固
定子１と、三相２次巻線６ｈ 、６ｂ 、６ｃを持つ回
転子２とよりなる。
定子１と、三相２次巻線６ｈ 、６ｂ 、６ｃを持つ回
転子２とよりなる。
定格周波数をｆ、すベリをＳとすると、回転子２の速度
は！（１−ｓ）であり、回転子の２次巻Ａ１６ａ −６
ｂ −ＢｅをすべりＳの周波数で励磁することにより、
回転子２の回転磁界はすベリ零（同期速度）で回転し、
固定子１に回転磁界の速度と同一になる。
は！（１−ｓ）であり、回転子の２次巻Ａ１６ａ −６
ｂ −ＢｅをすべりＳの周波数で励磁することにより、
回転子２の回転磁界はすベリ零（同期速度）で回転し、
固定子１に回転磁界の速度と同一になる。
２次巻線６ｍ 、６ｂ 、６ｃの励磁１１ＩｌｆＩｉは
、制御部５０が行う、制御部５０は指令値および制御信
号に従った励磁電圧Ｖ １ ｇ Ｖ Ｑ ｅ Ｖ Ｊｌ
を発生し、２次巻線６ｍ 、６ｂ 、８ｃに加える。そ
の励磁電圧はそれぞれ次の（１）式で与えられる。
、制御部５０が行う、制御部５０は指令値および制御信
号に従った励磁電圧Ｖ １ ｇ Ｖ Ｑ ｅ Ｖ Ｊｌ
を発生し、２次巻線６ｍ 、６ｂ 、８ｃに加える。そ
の励磁電圧はそれぞれ次の（１）式で与えられる。
１００の運転状態で定まる位相角、Δδは外部から与え
られる電力指令および制御信号により制御される位相角
である。
られる電力指令および制御信号により制御される位相角
である。
以上の構成とすることによって、任意の回転数で運転を
行っても、常に電機子巻線（固定子１の巻線５ｍ 、
５ｂ −５ｃ ）には、系統周波数の電圧を発生させる
ことができる。すなわち、第２図の例では１回転子２の
回転磁界は、 ｆ （１−ｓ） ＋ｆ−ｓ＝ｆ −−（２
）となり、すべりＳにかからず、定格周波数の回転磁界
が得られる。
行っても、常に電機子巻線（固定子１の巻線５ｍ 、
５ｂ −５ｃ ）には、系統周波数の電圧を発生させる
ことができる。すなわち、第２図の例では１回転子２の
回転磁界は、 ｆ （１−ｓ） ＋ｆ−ｓ＝ｆ −−（２
）となり、すべりＳにかからず、定格周波数の回転磁界
が得られる。
以上の誘導機を揚水発電所の発電機として使用する。こ
の誘導機により系統動揺発生時の動揺を抑制し、安定度
を向上させることが発明の目的である。
の誘導機により系統動揺発生時の動揺を抑制し、安定度
を向上させることが発明の目的である。
１」１１罠
次に、上記可変速揚水発電装置の運転制御方式およびそ
の制御を行うための制御装置について述べる。
の制御を行うための制御装置について述べる。
第１図に示すように、同期発電機０１ 、ａｘが送電線
Ｌｌ 、Ｌｚを介して接続されることにより電力系統が
構成されている。送電線Ｌｘ 、Ｌｘには他の送電線Ｌ
８を介して誘導機１００が接続され、系統負荷の変動に
応じて誘導機１００から発電機として電力を供給し、あ
るいは電動機とじて吸収することにより、系統の安定化
が図られている。
Ｌｌ 、Ｌｚを介して接続されることにより電力系統が
構成されている。送電線Ｌｘ 、Ｌｘには他の送電線Ｌ
８を介して誘導機１００が接続され、系統負荷の変動に
応じて誘導機１００から発電機として電力を供給し、あ
るいは電動機とじて吸収することにより、系統の安定化
が図られている。
誘導機１００の回転子２の回転子軸は水車１３に直結さ
れ、水車１３によって回転する。この水車１３のガイド
弁１２は弁開度設定器１４によつλ制御をうける０Ｍ導
機１００の２次巻線６ｍ 。
れ、水車１３によって回転する。この水車１３のガイド
弁１２は弁開度設定器１４によつλ制御をうける０Ｍ導
機１００の２次巻線６ｍ 。
６ｂ 、６ｃには移相器２３ｍ 、２３ｂ 、２３ｃに
よって励磁電力を供給する。
よって励磁電力を供給する。
以上のガイド弁１２の制御および２次巻線６ｍ。
６ｂ 、６ｃの制御の２つの制御は、以下の方法による
。指令値算出部１５は、静落差（揚程）Ｈ２出力値指令
値（有効電力指令値）Ｐａとを取り込み、効率を考慮し
たガバナ弁１２の開示指令値Ｖの算出および速度指令値
Ｎｏの算出を行う。
。指令値算出部１５は、静落差（揚程）Ｈ２出力値指令
値（有効電力指令値）Ｐａとを取り込み、効率を考慮し
たガバナ弁１２の開示指令値Ｖの算出および速度指令値
Ｎｏの算出を行う。
すなわち、一般に、揚水発電機にはフランシス水車が使
用され、その水車出力と効率との関係は第５図のように
示される。第５図は、横軸に水車出力、縦軸に効率をと
り１回転数をパラメータとして示したものである。ＰＩ
、ＰＩは水車出力を、η１．η２は効率を、ＹＬ 、
Ｙｚは弁開度を示す。
用され、その水車出力と効率との関係は第５図のように
示される。第５図は、横軸に水車出力、縦軸に効率をと
り１回転数をパラメータとして示したものである。ＰＩ
、ＰＩは水車出力を、η１．η２は効率を、ＹＬ 、
Ｙｚは弁開度を示す。
出力Ｐ１では、回転数Ｎｌ、弁開度Ｙｔで、出力Ｐ２で
は、回転数Ｎｓ 、弁開度ｙｓで、それぞれの出力にお
ける最高効率η工、η１となることを示している。この
ように、出力によって効率の最高となる回転数は異なっ
ており、これらの最高効率の点で運転しようとすること
が前提となる５第６図は、水車１３の回転数Ｎおよび揚
程Ｈより最高効率となるガイドベーン開度を求める最適
開度関数発生器の例であり、揚程Ｈをパラメータとして
水車１３の回転数Ｎから最適ガイドベーン開度Ｙを求め
るものである。なお、この第６ｙ１は。
は、回転数Ｎｓ 、弁開度ｙｓで、それぞれの出力にお
ける最高効率η工、η１となることを示している。この
ように、出力によって効率の最高となる回転数は異なっ
ており、これらの最高効率の点で運転しようとすること
が前提となる５第６図は、水車１３の回転数Ｎおよび揚
程Ｈより最高効率となるガイドベーン開度を求める最適
開度関数発生器の例であり、揚程Ｈをパラメータとして
水車１３の回転数Ｎから最適ガイドベーン開度Ｙを求め
るものである。なお、この第６ｙ１は。
揚程Ｈ１＞揚ＮＨｚの場合を示しており、揚程Ｈ１で運
転中に回転数がＮｘからＮ１に変化した場合には、弁開
度はＹｌからＹｌに制御する必要があることを示してお
り、指令値算出部１５ではこれらの値を算出する。弁開
度設定［１１４は、指令値算出部１５より、開度指令値
Ｖを取り込み、所定の時間遅れをもって弁１２の開度調
整を行う。
転中に回転数がＮｘからＮ１に変化した場合には、弁開
度はＹｌからＹｌに制御する必要があることを示してお
り、指令値算出部１５ではこれらの値を算出する。弁開
度設定［１１４は、指令値算出部１５より、開度指令値
Ｖを取り込み、所定の時間遅れをもって弁１２の開度調
整を行う。
さて、本発明は系統の電力動揺を安定化させるために、
同期発電機Ｇｌ自体の回転数変化をもって電力動揺を検
出し、その変化量に基づいて位相角を制御するものであ
り、位相角算出部１６は次の演算を行う。
同期発電機Ｇｌ自体の回転数変化をもって電力動揺を検
出し、その変化量に基づいて位相角を制御するものであ
り、位相角算出部１６は次の演算を行う。
すなわち、位相角算出部１６は、有効電力算出部２１で
算出した有効電力Ｐと、外部から与えられる有効電力指
令値Ｐａと、速度指令値Ｎｏと、誘導機１００の検出速
度Ｎとを取り込み、これらから求まる位相角および回転
数変化量算出部２５から算出された回転数変化量ΔＮを
基に求めた位相角の和Δδにより、２次巻線励磁電圧の
位相角を制御する。有効電力Ｐは、電流変成器１９、電
圧変成器２０により得られた電流、電圧を基に。
算出した有効電力Ｐと、外部から与えられる有効電力指
令値Ｐａと、速度指令値Ｎｏと、誘導機１００の検出速
度Ｎとを取り込み、これらから求まる位相角および回転
数変化量算出部２５から算出された回転数変化量ΔＮを
基に求めた位相角の和Δδにより、２次巻線励磁電圧の
位相角を制御する。有効電力Ｐは、電流変成器１９、電
圧変成器２０により得られた電流、電圧を基に。
有効電力検出部２１が算出する。可変速機の検出速度Ｎ
は、速度検出器１１が検出する０回転数変化量ΔＮは、
第３図に示す回転数変化量算出部２５によって得ること
ができる。すなわち、回転数変化量算出部２５では、同
期機Ｇ１に連結された速度検出器２４からの検出ｔＮａ
から定格回転数ＮＴを演算部２５ａにおいて差し引き１
回転数変化量ΔＮを得る０位相角算出部１６における位
相角Δδの演算は、次式で与えられる。
は、速度検出器１１が検出する０回転数変化量ΔＮは、
第３図に示す回転数変化量算出部２５によって得ること
ができる。すなわち、回転数変化量算出部２５では、同
期機Ｇ１に連結された速度検出器２４からの検出ｔＮａ
から定格回転数ＮＴを演算部２５ａにおいて差し引き１
回転数変化量ΔＮを得る０位相角算出部１６における位
相角Δδの演算は、次式で与えられる。
Δδ＝／ ｋｚ（Ｐ−Ｐａ）ｄ ｔ＋／ ｋｘ（Ｎ−Ｎ
ｏ）ｄ ｔ＋Ｋｚ（Ｐ Ｐａ）＋Ｋｔ（Ｎ Ｎｏ）
＋Ｋｓ・ΔＮ・・・・・・（３） ここで、ｋｚ 、ｋｚ 、Ｋｔ 、Ｋｇ 、Ｋａは定数
である。このようにして求められた位相角Δδは。
ｏ）ｄ ｔ＋Ｋｚ（Ｐ Ｐａ）＋Ｋｔ（Ｎ Ｎｏ）
＋Ｋｓ・ΔＮ・・・・・・（３） ここで、ｋｚ 、ｋｚ 、Ｋｔ 、Ｋｇ 、Ｋａは定数
である。このようにして求められた位相角Δδは。
次の励磁量設定部１７に与えられる。
励磁量設定部１７は、積比速度Ｎおよび後述する位相角
Δδ′および電圧調整部１８の出力Ｅとにより、２次巻
線の励磁量を設定する。この励磁量設定部１７によって
位相角２３ａ 、２３ｂ 。
Δδ′および電圧調整部１８の出力Ｅとにより、２次巻
線の励磁量を設定する。この励磁量設定部１７によって
位相角２３ａ 、２３ｂ 。
２３ｃの位相調整を行い、この移相した励磁量ｖｘ 、
ｖｚ 、 ｖｓにより２次巻線６ａ ｔ ６ｂ ｐ６ｃ
の励磁制御を行う。
ｖｚ 、 ｖｓにより２次巻線６ａ ｔ ６ｂ ｐ６ｃ
の励磁制御を行う。
すなわち、励磁量設定部１７は、
・・・・・・（４）
の励磁量を算出し、励磁制御を行う。
こごで、δ０は５本システムの運転状態で定する位相角
、Ｓはすべりとする。
、Ｓはすべりとする。
以上の構成において、系統Ｌｉｇ Ｌｓに電力動揺が生
じた場合について説明する０発電機Ｇ１の有効電力が増
大した場合、発電機ＯＬへの入力が不足するため回転数
Ｎｍが低下する。したがって、回転数変化量算出［ｔ２
５から出力される変化量ΔＮが低下する。その結果、（
３）式かられかるように１位相角算出部１６から出力さ
れる位相角Δδが小さい値となり、励磁量設定部１７か
らの制御量は、（４）式かられかるように１発電機Ｇｘ
の出力を減少させるような値となる。これとは逆に１発
電機Ｇｌの出力が増大した場合には、２次励磁電圧の位
相角Δδ （（３）式）および励磁量（（４）式）が求
められ１発電機Ｇｉの出力を増大させる値で制御が行わ
れる。
じた場合について説明する０発電機Ｇ１の有効電力が増
大した場合、発電機ＯＬへの入力が不足するため回転数
Ｎｍが低下する。したがって、回転数変化量算出［ｔ２
５から出力される変化量ΔＮが低下する。その結果、（
３）式かられかるように１位相角算出部１６から出力さ
れる位相角Δδが小さい値となり、励磁量設定部１７か
らの制御量は、（４）式かられかるように１発電機Ｇｘ
の出力を減少させるような値となる。これとは逆に１発
電機Ｇｌの出力が増大した場合には、２次励磁電圧の位
相角Δδ （（３）式）および励磁量（（４）式）が求
められ１発電機Ｇｉの出力を増大させる値で制御が行わ
れる。
以上の制御の結果、第４図に示すように、系統の電力動
揺が生じた場合（第４図（ａ））、可変速誘導機１００
はその電力動揺が相殺するよう作用しく第４図（ｂ））
、系統の電力は安定する（第４図（ｃ））。
揺が生じた場合（第４図（ａ））、可変速誘導機１００
はその電力動揺が相殺するよう作用しく第４図（ｂ））
、系統の電力は安定する（第４図（ｃ））。
以上の制御装置によれば、揚水運転中にも外部からの指
令信号に応じて誘導機１００の出力の調整が可能となり
、従来、全て不可能であったＡＦＣ等の電力系統制御が
適用可能となる。その上、電力系統の動揺抑制が可能と
なるため、効果は極めて大きい。
令信号に応じて誘導機１００の出力の調整が可能となり
、従来、全て不可能であったＡＦＣ等の電力系統制御が
適用可能となる。その上、電力系統の動揺抑制が可能と
なるため、効果は極めて大きい。
本発明によれば、制御対象とする同期機の回転数を検出
し、同期速度との差をとり、この値に応じて２次励磁電
圧の位相角を制御するものであるから、電力動揺により
生じている電力の超過分は可変速誘導電動機として吸収
し、不足分は可変速誘導発電機として補うよう制御する
ことが可能となり、系統安定度を向上させることができ
る。、
し、同期速度との差をとり、この値に応じて２次励磁電
圧の位相角を制御するものであるから、電力動揺により
生じている電力の超過分は可変速誘導電動機として吸収
し、不足分は可変速誘導発電機として補うよう制御する
ことが可能となり、系統安定度を向上させることができ
る。、
第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は可
変速発電装置の原理説明図、第３図は１・１転数変化量
算出部の例を示すブロック図、第４図は発明の作用を示
す説明図、第５図は可変速機の出力と効果の関係例を示
す説明図２第６図は最適ガイドベーン開度関数発生部の
特性を示す説明図である。 Ｇｘ、Ｇｙｔ・・・同期発電機、１００・・・可変速誘
導発電電動機、Ｌ１〜Ｌ８・・・送電線、６ａ〜６ｃ・
・・可変速機２次巻線、２３龜〜２３ｃ・・・移相器、
１１゜２４・・・速度検出器、１２・・・ガイド弁、１
３・・・水車、１４・・・弁開度設定部、１５・・・指
令値算出部、１６・・・位相角算出部、１７・・・励磁
量設定部、１８・・・電圧調整部、１９・・・電流変成
器、２０・・・電圧変成器。 ２１・・・有効電力算出部、２５・・・回転数変化量算
出部、２５□・・・演算部。
変速発電装置の原理説明図、第３図は１・１転数変化量
算出部の例を示すブロック図、第４図は発明の作用を示
す説明図、第５図は可変速機の出力と効果の関係例を示
す説明図２第６図は最適ガイドベーン開度関数発生部の
特性を示す説明図である。 Ｇｘ、Ｇｙｔ・・・同期発電機、１００・・・可変速誘
導発電電動機、Ｌ１〜Ｌ８・・・送電線、６ａ〜６ｃ・
・・可変速機２次巻線、２３龜〜２３ｃ・・・移相器、
１１゜２４・・・速度検出器、１２・・・ガイド弁、１
３・・・水車、１４・・・弁開度設定部、１５・・・指
令値算出部、１６・・・位相角算出部、１７・・・励磁
量設定部、１８・・・電圧調整部、１９・・・電流変成
器、２０・・・電圧変成器。 ２１・・・有効電力算出部、２５・・・回転数変化量算
出部、２５□・・・演算部。
Claims (1)
- １、同期発電機からの発電電力を負荷に供給する電力系
統に可変速発電電動機を接続し、この可変速発電電動機
を前記系統負荷に応動させて運転する可変速発電装置の
運転制御方法において、前記同期発電機の回転数を検出
し、当該回数の変化量に応じて前記可変速発電電動機の
２次励磁電圧の位相角を制御することを特徴とする可変
速発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62053288A JPS63220723A (ja) | 1987-03-09 | 1987-03-09 | 可変速発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62053288A JPS63220723A (ja) | 1987-03-09 | 1987-03-09 | 可変速発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63220723A true JPS63220723A (ja) | 1988-09-14 |
| JPH0570370B2 JPH0570370B2 (ja) | 1993-10-05 |
Family
ID=12938536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62053288A Granted JPS63220723A (ja) | 1987-03-09 | 1987-03-09 | 可変速発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63220723A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02179224A (ja) * | 1988-12-28 | 1990-07-12 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 回転機制御装置 |
| JPH0374141A (ja) * | 1989-08-16 | 1991-03-28 | Hitachi Ltd | 電力系統の制御方法、その制御装置、発電所の制御方法、その制御装置、及び電力系統の中央制御装置 |
-
1987
- 1987-03-09 JP JP62053288A patent/JPS63220723A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02179224A (ja) * | 1988-12-28 | 1990-07-12 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 回転機制御装置 |
| JPH0374141A (ja) * | 1989-08-16 | 1991-03-28 | Hitachi Ltd | 電力系統の制御方法、その制御装置、発電所の制御方法、その制御装置、及び電力系統の中央制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0570370B2 (ja) | 1993-10-05 |
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